В то время как многие ИТ-подразделения пытаются совладать с Большими Данными, корпорация IBM объявила о появлении у нее самых «маленьких» данных в мире: для хранения одного их бита достаточно одного атома.

Исследователи из лаборатории IBM Almaden в Сан-Хосе стали первыми на планете, кому удалось записать один бит данных в один атом и считать его оттуда, используя явление магнетизма. Такой способ хранения информации в сотни раз эффективнее существующих: например, вся библиотека Apple iTunes из 35 млн песен уместится на устройстве размером с кредитную карту.

Уплотнение хранения в будущем может привести к созданию более компактных телефонов, ПК и даже ЦОД.

Существующие сегодня жесткие диски используют для хранения 1 бит около 100 тыс. атомов. Ранее другим исследователям уже удавалось размещать данные в единичных атомах. Были созданы и экспериментальные устройства, в которых данные хранились на уровне атомов. «Но технология магнитного хранения, применяемая сегодня в ленточных и дисковых накопителях, а также во флеш-памяти, обладает преимуществом твердотельности – она не требует перемещения атомов», – заявил исследователь нанотехнологий Кристофер Лутц, возглавляющий проект.

Записав данные, ученые стали варьировать расстояние между двумя атомами, пытаясь понять, как близко друг к другу они могут находиться, обеспечивая независимое чтение; все работало, даже когда расстояние между атомами составляло всего 1 нм Источник: IBM

После того как 1 бит был размещен в одном атоме, ученые стали варьировать расстояние между двумя атомами, пытаясь понять, насколько близко друг к другу они могут находиться, обеспечивая независимое чтение. Все работало, когда расстояние между атомами составляло всего 1 нм. Иными словами, на одном квадратном сантиметре можно хранить около 100 Тбит данных.

Впрочем, появления телефонов размером с мизинец в ближайшее время ждать все же не стоит. Пока проект является чисто исследовательским и призван помочь ученым в разработке инструментов и получении знаний, которые выведут на новый виток открытий.

«По правде говоря, в IBM не рассчитывают на то, что в коммерческих устройствах хранения или памяти 1 бит будет занимать один атом, – отметил Лутц. – Нужно учесть, что в ходе экспериментов создавались специальные лабораторные условия: сверхвысокий вакуум, низкая вибрация, использование жидкого гелия для достижения сверхнизких температур. Для увеличения плотности хранения в нормальной жизни эти жесткие условия необходимо ослаблять. Сейчас же речь может идти разве что о суперкомпьютере специального назначения».

Команда исследователей хотела добиться максимально возможной плотности. Никто до последнего не знал, сколько атомов понадобится для устойчивого хранения 1 бит в магнитной памяти. И вот наконец ответ получен: достаточно одного атома.

Теперь, отталкиваясь от результатов IBM, другие исследователи могут попытаться создать хранилище высокой плотности вне лаборатории. Возможно, это удастся сделать, задействуя небольшое число атомов, которые помогут друг другу сохранять устойчивое состояние при комнатной температуре.

В ходе исследований использовался тот факт, что все магниты имеют два полюса. Меняя эти полюса местами, мы формируем представление нулей и единиц. (Но в квантовой физике некоторые атомы могут быть одновременно намагничены обоими способами, и этого состояния исследователям из IBM сознательно пришлось избегать.)

Исследователи пропускали электрический ток через атом редкоземельного минерала гольмия (он применяется при изготовлении мощных магнитов) и намагничивали его определенным образом. При повторном пропускании тока полярность менялась, и 1 бит данных получал другое значение. Ток подводился через специальную металлическую нить, с использованием сканирующего туннельного микроскопа.

Считывание ранее записанных значений и измерение магнитного тока, проходящего через атом, осуществлялось при помощи атома железа – совершенно новой технологии.

«Быть может, создать коммерческие устройства хранения, в которых для записи 1 бит использовался бы один атом, не удастся никогда, – заметил Лутц. – Но изучать возможности увеличения плотности и дальнейшей миниатюризации оборудования необходимо, поскольку производители микросхем сталкиваются с новыми ограничениями. Нам удалось запрыгнуть в самый конец теоретической зоны действия закона Мура, и теперь можно пытаться отрабатывать в обратном направлении».

Персонажи по имени Кью (Q) в фильмах — всегда особенные. Агент Q в киноэпопее о Джеймсе Бонде снабжает его футуристической шпионской техникой, а одноименная раса в «Звездном пути» отличается исключительным всемогуществом.

Программа квантовых вычислений IBM под названием Q тоже в своем роде особенная. В течение ближайших нескольких лет в IBM собираются создать квантовый компьютер, имеющий более 50 кубитов, вследствие чего обычные компьютеры станут еще ближе к тому, чтобы отправиться на свалку истории.

В рамках Q в IBM будут предоставлять заказчикам платные услуги консалтинга и квантовых вычислений. В этом отношении программа похожа на платформу когнитивных сервисов Watson, но они работают на обычных компьютерах, а сервисы Q — на квантовом.

Сейчас IBM располагает на порядок меньшим квантовым компьютером — 5 кубитов. Новая система сможет решать задачи, неподвластные обычным: она ускорит разработку новых лекарств и совершение научных открытий, обещают в IBM.

Квантовые компьютеры принципиально отличаются от традиционных и со временем смогут заменить нынешние ПК и серверы. Квантовые вычисления открывают путь развития компьютеров, после того как классические архитектуры ввиду достижения естественных пределов миниатюризации процессоров развиваться уже не смогут.

Строя все более быстрые квантовые машины, в IBM демонстрируют, что системы такого рода уже не мечта теоретиков. Конечная цель IBM — создать универсальный квантовый компьютер с тысячами кубитов, который позволит решать широчайший круг вычислительных задач.

Система на 50 кубитов — это достаточный масштаб, чтобы можно было разрабатывать квантовые алгоритмы и начинать решать кое-какие реальные задачи, отмечает Скотт Краудер, вице-президент, директор по технологиям квантовых вычислений IBM Systems. По его словам, с ростом быстродействия квантовых компьютеров можно будет найти им новые, еще не предсказанные применения.

Квантовые компьютеры хорошо справляются с разработкой медикаментов и моделированием молекулярной структуры материалов, а также с другими задачами, где необходимо рассматривать одновременно различные точки зрения, в том числе неочевидные, добавляет Краудер.

На современных рабочих станциях и серверах из-за их недостаточной вычислительной мощности решать подобные задачи сложно. Нынешние компьютеры хорошо справляются с поиском информации в огромных массивах уже имеющихся данных, продолжил Краудер.

Казалось бы, сегодня еще рановато предлагать коммерческие сервисы квантовых вычислений, учитывая, что это пока еще предмет исследований. Однако пятикубитовый квантовый компьютер, появившийся в мае прошлого года, был встречен с огромным энтузиазмом: у него уже около 40 тыс. пользователей, проведено свыше 200 тыс. экспериментов и написано 15 научных докладов, говорит Джерри Чау, руководитель отдела IBM по экспериментальным системам квантовых вычислений.

Меньший квантовый компьютер позволил подготовить почву для расширения проекта и запуска IBM Q. Новые квантовые системы будут размещаться в дата-центрах IBM; им понадобятся особые корпуса и способы охлаждения. Совместно с партнерами в IBM будут искать применения квантовым приложениям и вести исследования в области стабилизации квантовых компьютеров.

Нынешняя система на 5 кубитов предлагается в публичном облаке в рамках программы Quantum Experience. Соответствующий сервис бесплатен и останется таковым впредь.

Создание квантовых компьютеров сопряжено с серьезными сложностями, обусловленными высокой нестабильностью таких систем. Нынешние компьютеры могут хранить в каждой ячейке памяти либо единицу, либо ноль, а квантовые могут хранить единицу и ноль одновременно. Это называется квантовой суперпозицией; именно она позволяет кардинально увеличить быстродействие по сравнению с традиционными вычислениями.

Но кубиты весьма «хрупкие» — на их состояние могут влиять электромагнитные поля. Чтобы квантовые машины можно было применять для секвенирования генома и других задач, их необходимо стабилизировать — обеспечить устойчивость кубитов в течение длительных периодов времени.

Исследователи IBM работают над проблемой контроля кубитов, и новый квантовый компьютер станет подтверждением успеха этой работы, заявляют в корпорации. При создании машины на 50 кубитов основное внимание будет уделяться стабилизации, в том числе обеспечению устойчивости связи между кубитами и работе вентилей, а также коррекции ошибок.

Квантовые компьютеры разрабатываются также в Intel и Microsoft, причем в последней ведут исследования, основываясь на элементарной частице, существующей лишь в теории. D-Wave предлагает 2000Q, специализированную машину стоимостью15 млн долл., состоящую из 2000 кубитов и основанную на концепции квантового отжига. Предполагается, что со временем она тоже станет доступной через облако.

В IBM создали еще один компьютер нового типа — NS16e. Он разрабатывался в течение довольно долгого времени и основан на экспериментальных процессорах TrueNorth, имеющих структуру, аналогичную головному мозгу человека. Доступ к NS16e также планируется предлагать в рамках специальной программы. Системы этого типа предназначены главным образом для машинного обучения — с аналогичной задачей справляются и нынешние компьютеры.

В IBM обещают предложить комплекты разработчика и интерфейсы программирования, которые упростят перенос на квантовые компьютеры кода, написанного для традиционных машин.

После десятков лет научных исследований квантовые компьютеры созданы и работают. Вопрос теперь в том, что с ними делать.

В IBM и D-Wave пытаются извлечь доход из своих недешевых квантовых машин, предлагая их в виде сервиса. Но сложность в том, что квантовые компьютеры отличаются от персональных, и их нельзя применять для выполнения всех тех же приложений.

Зато квантовые системы позволяют решать недоступные современным компьютерам задачи, например связанные с поиском новых лекарств и моделированием молекулярной структуры материалов. Нынешние компьютеры хорошо справляются с нахождением ответов путем анализа информации в существующих срезах данных, тогда как квантовые позволяют получать более широкий круг решений путем создания новых срезов данных, основанных на просчитанных предположениях.

Квантовые компьютеры могут работать гораздо быстрее, чем нынешние ПК и серверы, и со временем способны заменить их. Переход на квантовые вычисления — один из вероятных путей дальнейшей эволюции компьютерных систем, после того как развитие современных натолкнется на пределы, обусловленные законами физики.

Исследователи понемногу находят применение существующим сегодня квантовым компьютерам, таким например, как D-Wave 2000Q, у которого 2000 кубитов, и как система IBM из пяти кубитов. В их основе разные технологии, причем компьютер IBM — более развитый в техническом отношении. Используемый в системе D-Wave принцип квантового отжига реализуется проще и быстрее, чем тот, который используется IBM, однако 2000Q все же имеет гораздо большее быстродействие, чем современные ПК (Квантовый отжиг, или квантовая нормализация, — метод нахождения глобального минимума некоторой заданной функции среди некоторого набора решений-кандидатов. — Прим. ред.).

Специалисты Google, НАСА и Ассоциации космических исследований университетов США в настоящее время устанавливают D-Wave 2000Q в научно-исследовательском центре им. Эймса для решения задач, связанных с искусственным интеллектом и машинным обучением. Квантовый компьютер, в частности, планируется использовать для поиска оптимального решения среди широкого круга возможных. В НАСА уже применяют квантовые системы D-Wave при подготовке роботизированных космических миссий, а в Google — при поиске, разметке изображений и при распознавании речи.

На днях в Volkswagen объявили, что пользуются компьютером D-Wave для анализа передвижения такси в Пекине. В компании разработали алгоритм, позволяющий оптимизировать маршруты следования автомобилей и тем самым ускорять прибытие машин к заказчикам по вызову. Цель исследования, в ходе которого использовалась выборка готовых данных по 10 тыс. пекинским такси, состояла также в том, чтобы оценить возможности квантового компьютера. Разработанное в результате программное обеспечение для него, позволяющее оптимизировать транспортные потоки, Volkswagen представила на выставке Cebit в Ганновере.

В D-Wave со временем планируют предложить доступ к квантовому компьютеру через облако. Также поступают в IBM — здесь недавно появился набор сервисов квантовых вычислений Q. В ближайшие годы в корпорации собираются построить для него новый квантовый компьютер из 50 кубитов.

Квантовый компьютер IBM предназначен прежде всего для научных исследований в материаловедении и квантовой физике, причем сервисы основаны на уже известных квантовых алгоритмах. В частности доступна реализация алгоритма Гровера, позволяющего находить информацию в неструктурированных базах данных гораздо быстрее, чем при работе с обычными компьютерами.

Вместе с тем в IBM планируют предлагать доступ к Q для финансового и экономического моделирования. У корпорации есть бесплатный сервис Quantum Experience, позволяющий исследователям выполнять пробные приложения на пятикубитовом квантовом компьютере через облако.

Объем продаж корпоративных систем хранения данных в мире в четвертом квартале снизился на 6,7% по сравнению с предыдущим годом до 11,1 млрд долл. Суммарная емкость систем при этом выросла на 18,3% и достигла 52,4 эксабайт.

Сегмент ODM-оборудования (Original Design Manufacturing), поставляемого напрямую операторам гипермасштабируемых центров обработки данных, вырос на 3,2% до 1,2 млрд долл. Продажи серверных систем хранения снизились на 7,8% до 3,4 млрд долл., а внешних — на те же 7,8% до 6,4 млрд долл. В 2016 году рынок корпоративных систем хранения данных сильно изменился, отмечают аналитики IDC. Несмотря на сокращение общего объема продаж, инвестиции в программно-конфигурируемые и облачные системы, все виды систем на базе флеш-памяти и конвергированные системы выросли. Производители изменили ассортимент в соответствии со спросом.

Несмотря на падение продаж на 17,3%, Dell Technologies осталась на первом месте среди производителей внешних систем хранения. Ей принадлежит 32,9% рынка. Второе место делят HPE (с учетом результатов работы открывшегося в мае совместного предприятия H3C), IBM и NetApp (по 10%), а замыкает пятерку лидеров Hitachi (7%).

Продажи массивов, полностью построенных на флеш-памяти, выросли на 61,2% до 1,7 млрд долл.

Источник: IDC, март 2017.

Американский гигант розничной торговли Walmart в партнерстве с IBM намерен с помощью блокчейна повысить контроль и прозрачность всей своей сети поставок продуктов. Вице-президент Walmart по безопасности товаров Фрэнк Яннис рассказал об этом Computerworld в открывшемся недавно центре IBM Watson IoT в Мюнхене.

Компания приступила к реализации рассчитанного на год проекта, который призван улучшить эффективность цепочки поставок и способствовать тому, чтобы клиенты могли получать более свежий ассортимент продовольствия. В Китае Walmart занимается созданием экспериментальной системы, отслеживающей прохождение свинины и ее поставки на прилавки магазинов. Аналогичную схему планируется внедрить и в США, перенеся ее на прочие продукты.

«Мы провели ряд встреч с представителями IBM, с тем чтобы определить необходимые параметры, – сообщил Яннис. – Какие данные и атрибуты следует хранить и анализировать? Как будет осуществляться их регистрация в каждой точке продуктовой системы? Участники проекта уже приступили к программированию и разработке пользовательских интерфейсов, так что все идет очень хорошо».

На первый взгляд новая инициатива направлена на обеспечение безопасности продуктов, однако, по словам Янниса, ее цели значительно шире, и все заинтересованные стороны смогут извлечь из нее определенную выгоду. Речь идет о тесном общеотраслевом взаимодействии, ведь, как только в цепочке появляются неизвестные товары, вся схема контроля и отслеживания разваливается.

«Вопрос заключается в том, чтобы иметь возможность контролировать и отслеживать происхождение продуктов и их путь от фермы до стола потребителей, – пояснил Яннис. – Организации, заинтересованные в соответствующей информации, были всегда. И они предпринимали попытки получить информацию. Но имеющиеся на сегодня наработки весьма противоречивы, поскольку никаких стандартов не существует. В США требования ограничиваются поддержкой операций на шаг вперед и шаг назад. Что же касается современных продуктовых систем, они, несмотря на растущую сложность, обладают целым рядом преимуществ. Рассмотрим ситуацию с отдельно взятым фермером. Производимый им продукт должен попасть сначала в систему обработки пищевой продукции, а затем в распределительный центр. Этот процесс включает в себя множество этапов. В каждой из точек продуктовой системы, согласно существующим требованиям, операции регистрируются лишь на один шаг вперед и один шаг назад – полной картины при этом вы не имеете. Учет товародвижения ведется с помощью не связанных друг с другом методов, и сегодня все по большей части оформляется на бумаге. Вы не можете проделать это быстро, не можете обеспечить необходимую точность, не видите полной картины».

Используя сочетание датчиков Интернета вещей и блокчейна, в Walmart рассчитывают ускорить отслеживание прохождения продуктов и получить при этом полное и соответствующее действительности представление.

«Такой подход сулит массу потенциальных преимуществ, – заметил Яннис. – Возьмем, к примеру, безопасность товаров. Причиной скандалов здесь чаще всего становятся регистрируемые в стране вспышки тех или иных заболеваний. Реагируя на них, контролирующие органы запрещают, например, потребление шпината. Под подозрение подпадают все, кто не сумел доказать свою невиновность. Продукты убираются с полок, и начинается расследование. Когда страсти утихают, как правило, выясняется, что виноват какой-то один поставщик, возможно даже одна производственная линия. Если же у вас есть возможность быстрой идентификации, вы оперативно убираете соответствующий товар и предупреждаете тем самым дальнейшие заболевания».

К выбранным Walmart и IBM точкам контрольных данных относятся местоположение фермы, номер лота и дата сбора урожая. А вот атрибуты прозрачности могут быть разными. Учитывается, был ли урожай выращен экологически чистым способом, применялись ли органические удобрения и использовались ли пестициды. Для получения полной картины собирается вся необходимая информация.

«Мы полагаем, что, проделав такой набор мероприятий для всей системы в целом, мы сможем оптимизировать ее функционирование, – пояснил Яннис. – Нет сомнения, что прохождение потоков продовольственных товаров от фермы до конечного потребителя убыстрится. А это очень важно для потребителя, ведь продовольственные товары имеют ограниченный срок годности. Как только вы срываете клубнику, она начинает умирать, и надо доставить ее с поля покупателю как можно быстрее».

Ожидается, что в конечном итоге покупатели в Walmart смогут почерпнуть больше информации из этикеток (возможно, с помощью приложения для смартфона), узнав путь прохождения товара и прочие интересующие их сведения. Естественно, для того чтобы все это заработало, потребуется активное участие и других крупных игроков пищевой индустрии.

«Поиск решений в этой области возможен лишь при условии тесного сотрудничества, – подчеркнул Яннис. – Наша система товаров очень сложна, в ней задействовано множество самых разных организаций, и мы надеемся, что блокчейн поможет нам обеспечить прозрачность взаимодействия и вовлечь в производство продовольственных товаров как можно больше предприятий».

В четвертом квартале 2016 года мировой объем продаж серверов в денежном выражении упал на 1,9% по сравнению с 2015 годом до 14,8 млрд долл., а в количественном — на 0,6% до 2,9 млрд штук. За год в целом серверов было продано на 0,1% больше, но поступления от продаж снизились на 2,7%.

Гипермасштабируемые центры обработки данных Facebook, Google и других крупнейших компаний выросли, отмечают аналитики Gartner, одновременно в существенном объеме производя замены серверов. Корпоративные центры росли медленнее, так как в них продолжают использовать серверные приложения через виртуализацию и, в некоторых случаях, через облачные системы.

Hewlett Packard Enterprise заняла в четвертом квартале первое место среди производителей серверов с долей рынка 22,9%, несмотря на падение продаж на 11%. Dell заняла второе место с долей 17,4% и ростом продаж на 1,8%. За ней следует IBM (11,7% рынка, падение на 12,2%) и Huawei, увеличившая продажи на 88,4%, а долю рынка — с 4% до 7,7%.

По количеству проданных серверов лидирует Dell — 19,1% рынка. HPE снизила продажи на 19,4% и опустилась на второе место с долей 17,2%. Huawei на третьем месте (доля 8,4%, рост продаж на 64%). Далее идут Lenovo (7,5%) и Inspur Electronics (4,8%).

Благодаря этому пользователи смогут одновременно получать результаты анализа публично доступных неструктурированных данных системой Watson и результаты анализа системой Einstein данных, хранящихся в корпоративных системах Salesforce. Например, можно будет сравнить сведения о покупательских предпочтениях населения на заданной территории, полученные системой Watson, со сведениями о клиентах из базы данных Salesforce и составить план целевой маркетинговой кампании по электронной почте. Кроме того, в системах Salesforce можно будет работать с метеорологическими данными из баз принадлежащей IBM компании The Weather Company.

Пользователи систем IBM, в свою очередь, получат возможность обмена данными с системами Salesforce через коннектор для Application Integration Suite. Таким образом, компании смогут работать со своими данными в системе Salesforce, не перемещая их в нее целиком.

Сервисы обмена информацией планируется запустить во второй половине этого года, а коннектор для Application Integration Suite должен выйти уже в конце марта.